養蝦實務與關鍵技術

ORP (Oxidation-Reduction Potential) 氧化還原電位是水溶液氧化還原能力的測量指標,其單位是mV。

壹.電位

(1)定義：一粒子得失電子的相對大小稱為電位

 (2)種類：A.氧化電位：失去電子的相對大小

                   B.還原電位：得到電子的相對大小

　電位的測定，以氫標準電極為參考電極

氧化還原電位簡稱ORP

所謂mV就是毫伏特 ，是氧化還原的電壓計量單位

氧化還原電位的測定,在蝦類養殖上亦是一個重要指標>。

養殖為什麼亦必須重視還原電位呢?
因為氧化還原電位亦是池底惡化與否的指標,而蝦子為底棲的動物,因此在養殖過程中,偵測氧化還原電位更為重要,當氧化還原電位低時,池底則呈還原態,會有大量的NH3, H2S，NO2等還原態的物質出現,當氧化還原電位高的時候偏於氧化態，會有大量的NH4產生，此時對池蝦所受的緊迫非常的大,甚而會造成池蝦的浮頭乃至死亡。

一般養殖者習於偵測NO2，H2S， NH3/NH4的濃度高低，殊不知道這些物質在水中存在量的多寡已是果，而探究原因，並了解這些物質在池中之變化才是重要。養殖過程中，水質生態轉化非常複雜，並非只測量溫度PH值和H2S，NO2，NH3/NH4就能掌握水質控管；而氧化還原電位的偵測正可針對蝦上述之特點下判斷。

當我們偵測水質未發現NO2，H2S， NH3/NH4的大量產生時，已可測出氧化還原電位是否在正常範圍之內，而能事先採取適當的步驟。養殖過程中若僅測定NO2，H2S， NH3/NH4而得知其含量已很高，才採取補救措施在時效上時常會晚了一步，筆者建議應進行氧化還原的測定。

當我們發現氧化還原電位逐漸升高，而尚未達到危險濃度時，就應當開始採取預防措施，諸如換水，打水車，放沸石粉（Zeolite)或投放適量的有益細菌等水質處理劑，都可以有效地防患於未然，若是等到偵測出NO2，H2S，NH3/NH4已達危險濃度時，再進行緊急處理，可能為時已晚。故ORP 是水質變化的先行指標，能有預警之功能。

在水處理中常應用氧化還原反應來改變污水中一些成份的化學性質，如生物過濾等。一種化合物處于氧化狀態時就可以對另一種化合物發揮氧化作用，即將電子送給它。同樣處于還原狀態的化合物可以還原另一種化合物，即將電子拿回來。在水族葙中扮演良性種群的是好氧的硝化細菌，它必須在有充足的氧氣條件才能發揮作用。好氧性微生物的電位基準為300mv - 450mv, 厭氧性生物的電位基准是450mv- 50mv。在受到污染的水中，在氧氣充足時好氧微生物會進行氧化作用將水中有機物及其他的化合物進行氧化反應。一旦氧氣減少，此時厭氧微生物就會逐漸取代好氧微生物成為優勢，其氧化還原電位變低，反之當水質越清潔、氧化還原電位就越高。因此就可以據水質的氧化還原電位來判斷水質的好壞，當氧化還原電位維持在300mv-450mv時，就意味水中的硝化細菌正在有效的分解有機化合物，當電位低于200mv時，因有機廢物的堆積，氧化還原不足，水質惡化。
好氧性微生物的電位基准為300mv - 450mv, 厭氧性生物的電位基準是450mv

養蝦水質最佳範圍200~450

氧化 – 正數
還原 – 負數

在氧化還原的化學反應中，還原的一方會釋放電子，氧化的一方會獲得電子。在供求的情況下產生電壓。ORP就是量度氧化還原產生的電壓。

                                        從學理科技探究【ORP】氧化還原電位

 主要參考資訊來源－

 【基礎化工】蔡德華 (國立成功大學化學工程所 博士)

             蔡宗訓 (國立台灣大學化學工程所 碩士)  編著  東大圖書公司

【電化學】

19世紀初，英國化學家H. Davy經由研究電池時，發現化合物由電力吸引而結合。

他創立的電解理論，如今廣泛應用於工業用途上！

 (按現今應用科技及材料發展，「電解槽」之「鈦白金(鉑)電極板」及「陶瓷離子膜」，

都是近10多年來最新的產品，導致「電解水機」的澎勃發展和進步！)

 電化學所討論者為電與化學現象之間的相互關係，其範圍包括電解質溶液電特性及

電極在此容易所發生的現象。

 (按現今電解水機，大都採用溶入或燒結式之鈦白金電極板，高介電性、抗酸鹼、

電極本身幾乎不參與「化學反應」，電解過程主要是「電」「電解質」「水」等議題！)

 因此，電化學可說是研究電能與化學變化之關係為對象的科學統稱。

…「電能」…「化學能」皆是「電化學」的範疇。

1.      電解質在溶液中可遊離成帶電的粒子，稱為離子(Ion)，此現象稱為電離或游離。

.   (通用電解水機之電解水，通稱為「電解」)

 2.      電解質在溶液中游離後，生成帶正電荷離子稱為陽離子(Cation)，其帶負電荷的離子，

.   稱為陰離子(Anion)。…游離後「陽離子總電量等於陰離子總電量」，故溶液永遠維持

電解水機的應用實務則為－連續性中性淨水經由電解槽電極板電離、離子膜之透析分離，

可以分別生成帶有「負電位」的「鹼性離子水」及帶有「正電位」的「酸性離子水」。

不考慮其他誤差因素，「淨總陽離子帶電量(鹼性水)應等於淨總陰離子帶電量(酸性水)」。

因此，電解水實務操作，【鹼性離子水之負電位】及【酸性離子水之正電位】，

3.      …電解質溶液具導電性，此與金屬導体之導電性完全不同。

.   前者之導電乃由於陰陽離子的移動，後者乃由於自由電子的移動。

 4.      通入電流時，陽極(電＋極)發生氧化反應(Oxidation Reaction)，

.   陰極(電－極)發生還原反應(Reduction Reaction)

氧化還原電位計－ORP meter (Oxidation ＆ Reduction  Potentials )

.   游離度α (Degree of Uonization)定義為：

.   游離之電解質莫耳數與電解質總莫耳數之百分比。

.   一般來說，阿瑞尼士游離說－適用於弱電解質，但不適用於強電解質的真實情況。

 完全無法適用於中性淨水經電解水機之電解，其生成水溶液中內溶物之成分與濃度之分析。

電解水存在類似「電解率」問題，是不是如同游離度的情形？為此，不同電解率的情況，

亦即不同PH值生成水(以鹼性離子水為例)，其【淨總鹼性陽離子濃度】亦不同。

例如，【陽離子】＝10mg/L，PH值＝8.0，中性淨水成分僅約「15％」被電解；

又如，電解率=59％，【陽離子】＝41mg/L，鹼性離子水PH值約＝9.2 …

(試驗例淨水，可以為硫酸鹽(鈣.鎂)150mg/L、碳酸鹽(鈣.鎂)30mg/L、氯鹽(鈉)20mg/L)

 電解水之正負【電位】

 電池中有二電極(Electrodes)，稱為陽極、陰極或正極、負極。

 化學家乃是以電及表面所發生的化學反應作為電極命名的根據，

發生氧化反應的電極稱為「陽極」(Anode)；發生還原反應的電極稱為「陰極」(Cathode)。

 物理學家乃是以電位的高低做為電極命名的根據，

電位高的電極則稱為「正極」(Positive Electrode)，

而電位低的電極則稱為「負極」(Negative Electrode)。

 一般大眾很不容易清楚知道上述電極之定義。如以實際電解水機電解槽之電解水溶液為例，

通以直流電，被還原(失去電子)帶正電荷的陽離子(Ca2＋Mg2＋鈉＋)在電極的（－）極析出，

其水溶液呈鹼性，具還原負電位，如（－250）~（－800）mv；

被氧化(得到電子)帶負電荷的陰離子(硫酸根離子、氯離子Cl－)在電極的（＋）極析出，

其水溶液呈酸性，具氧化正電位，如（＋350）或（＋1110）mv。

 標準電極電位定義為：在標準狀況下

以「標準氫電極(Standard Hydrogen Electrode ( SHE )」之電位為0，所測得之電位。

近年來歐美均採用國際純粹及應用化學聯合會(IUPAC)規定的標準還原電位，

 而標準氧化電位與標準還原電位的數值相同而正負符號相反。